Calculation of the relativistic Bulk Viscosity, Shear Viscosity and Shear-Stress Viscosity of Accretion Disks around the Rotating Black Holes
本文研究了旋转黑洞周围相对论性吸积盘的相对论性体张量、剪切张量和剪切应力粘滞。我们计算了BLF中的体张量、剪切张量和切应力粘滞系数在赤道平面上的所有非零分量。得到了相对论性体张量、剪切张量和剪应力粘滞系数在四个速度分量和导数、Christoffel符号和度规分量下的关系。为了考察相对论性体张量、剪张量和剪应力粘滞度分量的性质，我们在LNRF中引入了四个速度径向分量的径向形式，然后在BLF中导出了体张量、剪张量和剪应力粘滞度的所有分量。给出了某些状态下体张量、剪切张量和剪切应力粘滞系数的非零分量图。本文研究了旋转黑洞周围的吸积盘中相对论性体粘滞系数的重要性及其影响。
2017-12-07 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic sonic geometry for isothermal accretion in the Kerr metric
我们线性扰动平流等温跨音速吸积到旋转的天体物理黑洞研究相对论声学时空的出现，并调查如何显着的特点，这样的时空得到的影响的自旋角动量的黑洞。我们扰动了三个不同的量-速度势，质量吸积率和相对论伯努利常数，以表明这三种情况下获得的声学度量是相同的共形因子。通过构造所需的因果结构，证明了声学黑洞形成于流动的跨音速点，而声学白洞形成于激波位置。相应的声表面重力已被计算的相关的吸积变量和背景度规元素。对背景定常流进行了线性稳定性分析。
2018-02-02 astro-ph.HE gr-qc
The runaway instability in general relativistic accretion disks
当一个吸积盘成为失控不稳定性的牺牲品时，它的大部分质量在几个动力学时间内被黑洞吞噬。尽管经过几十年的努力，仍然不清楚在什么条件下会发生这种不稳定。迄今为止，技术上最先进的相对论模拟无法找到不稳定开始的明确迹象。在这项工作中，我们提出了三维相对论流体动力学模拟黑洞周围的吸积盘在动态时空。我们专注于预计将特别容易发展这种不稳定性的配置。我们证明，第一次，完全自洽的广义相对论演化确实产生了失控的不稳定性。
2013-04-27 astro-ph.HE gr-qc
General-Relativistic Simulations of Four States of Accretion onto Millisecond Pulsars
吸积中子星可以为各种天体物理现象提供动力，包括短持续时间和长持续时间的伽马射线暴、超亮X射线源和X射线双星。数值模拟是研究吸积盘-磁层相互作用的一个有价值的工具，这是这些问题的核心，最明显的是最近发现的过渡毫秒双星。然而，磁流体动力学（MHD）方法，广泛用于模拟吸积，有困难的高磁化恒星磁层，而力的方法，适用于这样的地区，不能包括吸积气体。我们提出了一种MHD方法，可以稳定地发展基本上没有力，高度磁化的区域，并描述了第一个依赖于时间的相对论模拟磁化吸积到毫秒星系。我们的轴对称广义相对论MHD模拟的第一次演示了如何与脉冲星的电磁风的湍流吸积流的相互作用，可以导致一个孤立的脉冲星的吸积状态的过渡。这种转变自然会导致相对论喷流的形成，其能量可以大大超过孤立脉冲星风的能量。如果吸积率低于临界值，脉冲星就会排出吸积流。更一般地说，我们的模拟第一次产生了四种可能的吸积状态，按质量吸积率递减的顺序排列：（a）破碎磁层和直接吸积;（b）磁通道吸积到恒星两极;（c）螺旋桨状态，物质通过轻圆柱体进入，但被离心屏障阻止吸积;（d）脉冲星风几乎完全将吸积流排除在光柱之外。
2018-01-05 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Dissipative Accretion Flow onto Black Hole
耗散，例如热流、体粘滞性和剪切粘滞性，导致能量、动量和角动量的传输，这是物质吸积到天体上的本质。耗散通常由傅立叶和纳维尔-斯托克斯定律（耗散的“经典定律”）描述。然而，经典定律导致耗散的无限快速传播。在相对论表述中，经典的耗散定律违反了因果关系，因此没有天体吸积流的相对论理论。在这篇简短的报告中，我们总结了因果耗散流体动力学，即所谓的“扩展不可逆热力学”（EIT），并补充了EIT的原始工作不知道的评论，然后给出了两个关于史瓦西黑洞周围相对论耗散流的定理。通过这些定理，阐明了EIT与经典耗散律不同的一个重要性质，并得到了相对论理想流体流动精确解的耗散不稳定性。
2010-02-08 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Bondi accretion for stiff equations of state
我们重温邦迪吸积-稳态，绝热，球形气体流到一个史瓦西黑洞在一个渐进均匀的介质中休息-刚性多方状态方程（EOSs）与绝热指数$Γ> 5/3$。一个广义相对论的处理，需要确定其吸积率，我们提供精确的表达式。我们讨论了软和硬的EOS的结果之间的几个定性差异-包括外观的最小稳态吸积率的EOS与$Γ\geq 5/3$ -并探讨限制的情况下，以检查这些差异。作为一个例子，我们突出的结果$Γ= 2$，这是经常使用的数值模拟模型的状态方程的中子星。我们还讨论了一个特殊的情况下，这个指数，超相对论的“因果”状态方程，$P = ρ$。后者作为一个有用的限制仍然未定的中子星EOS以上的核密度。这些结果对于估算位于中子星中心的微型黑洞的吸积率是有用的。
2021-07-07 astro-ph.HE gr-qc
Influence of the geometric configuration of accretion flow on the black hole spin dependence of relativistic acoustic geometry
低角动量流体动力学流体在Kerr黑洞上的广义相对论吸积的线性扰动导致嵌入背景流中的弯曲声学几何的形成。这种声波几何的特征取决于黑洞的自旋。这种依赖性可以通过研究声学表面重力$κ$与克尔参数$a$的相关性来探测。$κ- a$关系进一步受到吸积流结构的几何构型的影响。在这项工作中，这种影响已被研究的多跨音速激波吸积的线性扰动的广义相对论流剖面导致形成两个类似的黑洞型地平线上形成的音速点和一个类似的白洞型地平线上形成的激波位置产生发散的声表面重力。依赖的$κ- a$关系的几何配置也已研究了单跨音速吸积，在整个跨度的克尔参数，包括逆行流。对于吸积的天体物理黑洞，本工作因此调查如何嵌入的相对论性声波几何的显着特点可能不仅由背景时空，但也由嵌入物质的流动配置确定。
2017-11-27 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic radiative transfer: formulation and emission from structured tori around black holes
我们构建了一个广义相对论性的辐射转移（RT）公式，适用于天体物理环境中有质量或无质量的粒子。从第一原理推导，公式显然是协变的。吸收和发射，以及相对论，几何和光学深度的影响处理自洽。RT公式可以处理3D几何设置和结构化对象，其具有跨对象和沿着视线的光学深度的变化和梯度。质量的存在导致沿着粒子束射线的强度变化被像差因子减小。我们应用的配方和演示RT计算从吸积环面周围旋转黑洞的发射，考虑两种情况：理想化的光学厚环面，有一个明确定义的发射边界面，和结构环面，允许在环面内的吸收系数和发射率的变化。计算了这些环面的强度图像和发射光谱。几何效应，如透镜诱导的自掩星和多重图像的贡献是更显着的吸积环比几何薄吸积盘。光学薄的吸积环发射线轮廓与来自光学厚的吸积环和光学厚的几何薄的吸积盘的线轮廓是可区分的。光学薄吸积环的线轮廓对观察倾角的依赖性比光学厚吸积环或吸积盘的线轮廓弱，特别是在高观察倾角处。在有限光学深度的吸积环中存在着边缘效应。最后，在相对论性致密天体上的吸积流中，会发生引力诱导的线共振。这种共振很容易发生在3D的流动中，但在2D的流动中却不容易发生，例如围绕黑洞的薄吸积盘。
2012-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Effect of spin on the dynamics of multi-component trans-relativistic accretion flows around Kerr black holes
本文研究了低角动量物质在伪牛顿Kerr势下向旋转黑洞的轴对称吸积，构建并求解了多组分相对论流的守恒方程，发现黑洞自旋和物质组分显著影响吸积流的多跨音速行为与驻激波形成。
2025-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Spherical steady-state accretion of a relativistic collisionless gas into a Schwarzschild black hole
在以前的工作中，我们导出了描述Schwarzschild黑洞背景吸积动力学气体的无碰撞Boltzmann方程的最一般解，并给出了相应的观测量（电流密度和应力能量动量张量）在分布函数上的积分表达式.在这篇文章中，我们数值计算这些积分的特定情况下的稳态，球对称吸积流，在无穷远，所描述的平衡分布函数给定的温度。我们详细分析了观测量的行为作为温度和径向坐标的函数，比较我们的结果与完美流体模型的Bondi-Michel吸积。
2017-01-24 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic radiation hydrodynamics of accretion flows. I: Bondi-Hoyle accretion
我们提出了一个新的代码进行广义相对论辐射流体动力学模拟吸积流到黑洞。辐射场的光学厚度近似处理，与汤姆逊散射和热韧致辐射贡献的不透明度。我们的分析集中在一个详细的数值研究热的二维，邦迪-霍伊尔吸积流与各种马赫数。我们发现显着的差异与纯流体动力学的演变。特别是，一旦系统放松到辐射压力为主的制度，吸积率成为约两个数量级小于在纯粹的流体动力学的情况下，但仍然是超爱丁顿光度。此外，当流入气体的马赫数增加时，由于黑洞的截面变小，吸积率变小，但由于激波区的辐射增强，光度增加。总的来说，我们的方法提供了第一个自洽计算的邦迪-霍伊尔光度，其中大部分是从黑洞的r~100 M内发射的，典型值L/L_Edd ~ 1-7，和相应的能量效率eta_BH ~ 0.09-0.5。自洽计算光度的可能性也使我们能够与常用于模拟超大质量黑洞双星电磁对应物的韧致辐射光度进行比较，发现在光学厚度范围内，这些更粗略的估计比我们的辐射流体力学结果大20倍左右。
2015-03-10 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic magneto-hydrodynamical simulations of accretion flows through traversable wormholes
本文首次对可穿越虫洞两侧的吸积流开展GRMHD模拟，揭示等离子体在喉部聚集成热旋转云并驱动对侧轻度相对论风，指出其表现不同于黑洞。
2024-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Gravity as emergent phenomena for spherically symmetric black hole accretion of multi-component flow with relativistic equation of state
本研究针对非旋转黑洞球对称多组分相对论吸积流，构建定常跨声速吸积解并开展线性扰动稳定性分析，发现吸积流中会涌现类黑洞声度规与声学视界，并探究了类比表面引力随吸积参数的变化规律。
2025-08-04 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic dust accretion of charged particles in Kerr-Newman spacetime
我们描述了一个新的分析模型，从一个旋转的和带电的球壳的稀碰撞无等离子体到一个旋转的和带电的黑洞的吸积粒子。通过假设球壳处粒子的连续注入，并将黑洞和位于赤道面的无特征吸积盘视为粒子的被动汇，我们建立了一个稳态吸积模型。这可以作为一个玩具模型，等离子体喂养周围的充电和旋转黑洞吸积盘。因此，我们的新模型是E.特赫达，宾夕法尼亚州Taylor和J.C. Miller（2013年）。我们使用我们的广义模型来分析黑洞的净电荷，这将在一般情况下是非常小的，对等离子体吸积的影响。在我们模型的假设范围内，我们证明了只要等离子体的电磁场仍然可以忽略，黑洞的一个已经非常小的电荷通常仍然可以对等离子体的运动产生不可忽略的影响。此外，我们认为，形成的吸积盘的内部和外部的边缘强烈依赖于吸积等离子体的电荷。由此产生的吸积盘的可能配置进行了详细分析。
2017-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic iron lines in accretion disks: the contribution of higher order images in the strong deflection limit
在候选黑洞的光谱中观察到的相对论性铁谱线的形状带有吸积盘所在的强引力场的特征。这些线是由引力透镜产生的盘的所有图像的贡献的总和产生的，其中直接和一阶图像在很大程度上主导了整体形状。在这些线的建模中，光子紧紧缠绕在黑洞周围所产生的高阶图像往往被忽略，因为它们需要相当高的计算工作量。借助于强偏转极限，我们给出了这些高阶贡献对Schwarzschild黑洞铁线的最精确的半解析计算。我们表明，两个制度存在依赖于磁盘的倾斜度相对于视线。在此框架下还可以导出许多有用的解析公式。
2017-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Spherical Accretion in Nonrotating Black Hole Spacetimes: Astrophysical Implications
Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文学研究所）
本研究系统分析十三种非旋转黑洞时空的球对称吸积流，推广Michel解，发现暗能量抑制而正则时空增强吸积，并提供拟合公式及对Sgr A*、M87*和GW190521的应用。
2026-10-01 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Hydrodynamic Simulation of Accretion Flow from a Stellar Tidal Disruption
我们研究了当一个超大质量黑洞潮汐扰动一颗恒星时，物质是如何分散并加入吸积流的。结合相对论流体动力学模拟的恒星破裂的潮汐碎片运动的相对论流体动力学模拟，我们跟踪这样一个系统，直到~80%的恒星质量绑定到黑洞已解决成吸积流。在恒星近心点附近和最紧密结合的碎片远心附近的冲击会耗散轨道能量，但只足以使特征半径与最紧密结合的物质的半长轴相当，而不是以前认为的潮汐半径。外部冲击是由后牛顿效应引起的，既对恒星轨道的破坏，也对潮汐力。物质在吸积流中的积累是非单调和缓慢的，需要最紧密结合的潮汐流的轨道周期的~3- 10倍，而大多数物质的流入时间可能与物质积累时间相当或更长。然而，激波的偏转确实从一些质量中移走了足够的角动量和能量，使其甚至在大部分质量积聚到吸积流中之前就向内移动。虽然吸积率急剧上升，然后大致按幂律衰减，但其最大值约为先前预期的0.1倍，峰值持续时间约为先前预测的5倍。因此，从测量的事件时间尺度推断出的黑洞质量和恒星质量的几何平均值是经典理论给出的值的~ 0.2倍。
2015-01-18 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic magnetohydrodynamic simulations of accretion onto exotic compact objects
本文综述了奇异致密天体吸积的广义相对论磁流体动力学模拟研究，涵盖非Kerr黑洞和无事件视界致密天体等多种对象，并展望了该领域的未来研究方向。
2024-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Study of relativistic accretion flow in the $f(R)$ theory of gravity
本研究在可模拟爱因斯坦方程渐近平直真空解的$f(R)$引力框架下，求解低角动量无粘相对论吸积流方程，得到多临界点参数空间及演化规律，并发现经内临界点的吸积流轫致辐射光度更高。
2024-01-25 astro-ph.HE gr-qc
Study of relativistic hot accretion flow around Kerr-like Wormhole
该研究首次求解类克尔虫洞周围相对论性无黏吸积流的稳态控制方程，得到跨声速与亚声速流的全部全局吸积解，分析参数对解的影响并划分参数空间，还计算了跨声速解的盘光度，为天体物理应用提供理论支撑。
2024-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic low angular momentum accretion in 3D
利用完全相对论性数值模拟方法研究了物质在Schwarzschild或Kerr黑洞上的低角动量吸积。我们的目标是把气体和黑洞的旋转以及磁场的存在都包括进来。我们比较的跨音速流的结构与非磁化流的一维伪牛顿半解析计算的结果。
2016-02-23 astro-ph.HE
Accretion disks and relativistic line broadening in boson star spacetimes
本文利用 Skylight 与 Novikov-Thorne 吸积盘及 lamppost 模型，研究四、六阶自相互作用玻色星的辐射和谱线特征，并比较其与 Schwarzschild 黑洞的可观测异同。
2024-03-18 astro-ph.HE gr-qc
Influence of flow thickness on general relativistic low angular momentum accretion around spinning black holes
克尔黑洞周围的低角动量吸积的广义相对论性轴对称流可以具有一定的几何构型，其中该流沿着垂直方向（与流的赤道平面正交的方向）保持流体静力平衡。这种吸积模型的流动厚度成为从黑洞视界测量的局部径向距离的函数。在文献中定义了三种类似于这种结构的流动厚度的函数。我们用经典热力学中的多方状态方程和等温状态方程来描述天体物理吸积的稳态方程。在这种几何构型的框架下，我们对三种不同的厚度函数求解方程组，得到了多跨音速、激波、定常积分吸积解。这样的解使我们能够研究流的厚度如何影响激波后流的性质对黑洞自旋角动量的依赖性，即，Kerr参数对于保温的激波，我们发现，后冲击盘的一部分可以成为发光的和相当数量的引力能量所携带的吸积流体可以得到释放的冲击。我们发现哪种厚度函数会产生最大的释放能量，使圆盘最发光。
2020-05-04 astro-ph.HE gr-qc
An Analytical Study on the Multi-critical Behaviour and Related Bifurcation Phenomena for Relativistic Black Hole Accretion
本文应用代数多项式理论分析研究了非旋转天体物理黑洞的广义相对论流体动力学轴对称吸积的跨音速性质。对于这种吸积现象，流的守恒比能，这原来是在所研究的系统中的两个第一运动积分之一，可以表示为一个8 $^{th}$次多项式的临界点的流配置。然后，我们构造相应的Sturm链算法来计算实根的数目躺在天体物理学相关领域的$\mathbb{R}$。这使得在文献中第一次{ \it解析地}找出具有特定几何构型、时空度量和状态方程的吸积流所能具有的物理上可接受的最大解的数目，从而{ \it完全解析地}研究其多临界性质，对于临界点的位置不借助于数值格式就不能计算的吸积流。这一工作可以进一步推广到一般自治动力系统的最大平衡点数目的解析计算。我们还演示了如何从一个单临界到多临界（反之亦然）流配置的过渡可以通过鞍中心分叉现象，使用某些技术的突变理论实现。
2012-04-03 astro-ph.HE gr-qc
The impact of compact object deformation on thin accretion disk properties
本文研究形变致密天体背景下相对论薄吸积盘的性质，旨在判断其是否具有区别于Schwarzschild和Kerr黑洞的观测特征，并揭示模型性质对初始参数的依赖。
2025-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic thick accretion disks: morphology and evolutionary parameters
我们探索旋转吸引子周围的厚吸积盘。我们详细的配置分析流体的角动量，最后提供一个表征的磁盘形态和不同的可能的拓扑结构。调查的性质的轨道盘，吸引子的分类，可能识别的自旋质量比，介绍了一种尝试，动态地描述了一系列不同的磁盘拓扑结构进行了讨论，表明一些环形配置功能的轨道物质的角动量的比率和自旋质量比的吸引子。然后，我们研究了由两个或多个物质环围绕同一吸引子运动构成的“多结构”圆盘，证明了某些结构受环的维数、间距、位置的限制，并给出了环数的上限。最后，在多方状态方程的假设下，我们研究了一些具体的情况。
2014-12-05 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic magnetized Bondi-Hoyle-Lyttleton accretion with a spin-field misalignment: Jet nutation, polarity reversals, and Magnus drag
本研究通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，探究自旋场失准下黑洞的磁化BHL吸积，发现磁囚禁吸积流、间歇性喷流、喷流章动与极性反转及马格努斯阻力等现象，关联双黑洞并合余辉等场景。
2025-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Effective sound speed in relativistic accretion discs around Schwarzschild black holes
对于低角动量轴对称吸积流，在垂直方向上保持流体静力平衡时，临界点处的马赫数偏离1，导致临界点和音速点的非同构。这引入了一些不希望的复杂性，同时分析处理的固定积分吸积解决方案和相应的相图。我们建议，引入一个有效的动态声速可以解决这个问题，在一个优雅的方式。我们线性微扰完整的时空相关的广义相对论欧拉方程和连续性方程的结构和动力学的吸积盘周围的Schwarzschild黑洞的垂直平衡和识别的声音度规嵌入在固定的背景流。这种度规描述了线性声扰动在吸积流中的传播。我们构造对应于该声扰动的波动方程，并找到这种扰动的传播速度。最后指出，通常的热力学声速应该用通过动力学微扰得到的线性声波的传播速度来代替。这种替换将使临界点处的马赫数值等于1。使用上述有效声速将导致改进的固定盘结构，其中临界点和音速点将相同。
2018-12-08 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Simulations of Accretion Induced Collapse of Neutron Stars to Black Holes
天体物理宇宙中的中子星（NS）通常被吸积盘包围。物质在NS上的吸积可能会使其质量增加到其状态方程所允许的最大值以上，导致其坍缩为黑洞（BH）。在这里，我们第一次研究这个过程，在三维空间，并在充分的广义相对论。通过考虑三个初始NS配置，每一个周围的磁盘（质量约7% M_{NS}），我们调查的吸积盘的影响的动力学的崩溃和它的印记上的引力波（GW）和电磁（EM）的信号，可以由这些来源。我们特别表明，即使GW信号是类似的吸积诱导的崩溃（AIC）和NS在真空中的崩溃（和检测只有银河系源），EM对应物可以让我们区分这两种类型的事件。事实上，我们的模拟表明，虽然NS在真空中的崩溃没有留下明显的重子物质的事件视界外，AIC是由一个阶段的快速吸积幸存的磁盘到新形成的BH。坍缩后的吸积速率约为~10^{-2} M_{sun} s^{-1}，使这些事件成为短伽马射线暴的诱人候选者。
2012-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Fully General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Flows onto Spinning Massive Black Hole Binary Mergers
我们进行了第一套完整的广义相对论磁流体动力学模拟旋转大质量黑洞二进制合并。我们考虑二元黑洞，它们的自旋大小不同，与轨道角动量一致，它们浸没在炽热的磁化气体云中。我们调查的自旋和磁化程度（定义通过流体参数$β^{-1}\equiv p_{\mathrm{mag}}/p_{\mathrm{fluid}}$）的吸积流的性质的影响。我们发现，磁化吸积流的特点是更多的湍流动力学，作为磁场线被扭曲和压缩在后期inspiral。合并后，剩余克尔黑洞的自旋轴周围的极区是磁性主导的，磁场强度增加了一个因子$\sim$ 10 $^2$（独立于$β^{-1}$的初始值）。赤道平面上的磁化气体获得更高的角动量，并在黑洞周围形成一个薄的圆形结构。我们发现，磁化配置的质量吸积率一般小于在未磁化的情况下，由高达一个因素$\sim$ 3。黑洞旋转对吸积率也有抑制作用，高达$\sim$ 48\%。作为一个潜在的驱动程序的电磁发射，我们遵循的坡印廷光度的演变，合并后增加到一个因素$\sim2$与自旋增加，无论初始水平的磁化流体。我们的研究结果强调了在研究大质量黑洞的吸积过程时，同时考虑自旋和磁场的重要性。
2021-06-03 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Dynamics and Bondi-Hoyle-Lyttleton Accretion onto Rotating Embedded Black Hole Models
Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；American University of the Middle East（中东美国大学）；Echahid Cheikh Larbi Tebessi University（埃沙希德谢赫拉比特贝西大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Istanbul University（伊斯坦布尔大学）；National Research University TIIAME（塔什干国家研究技术大学TIIAME）；University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）；National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）；Tashkent State Technical University（塔什干国立技术大学）
本文研究了旋转嵌入黑洞的相对论吸积机制，分析了旋转参数和嵌入参数对吸积流形态及QPO频率的影响。
2026-02-05 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Magnetically Choked Accretion Flows around Black Holes
有序磁场的存在对黑洞吸积流和喷流产生了定性的影响。我们研究了全三维全球广义相对论磁流体动力学（MHD）模拟的径向扩展和厚（高度$H$圆柱半径$R$比$|H/R|\sim 0.2--1$）吸积流周围的BH与各种无量纲自旋（$a/M$，BH质量$M$）和初始toroidally-dominated（$ϕ$定向）和poloidally-dominated（$R-z$定向）磁场。首先，对于环向场模型和具有足够高的$|a/M|$的黑洞，相干的大尺度（即$\gg H$）偶极向磁通补丁出现，穿过黑洞，并产生瞬态相对论喷流。其次，对于极向场模型，极向磁通量很容易通过磁盘从大半径吸积，并建立一个自然的饱和点附近的BH。对于足够高的$|a/M|$或足够低的$|H/R|$，极性磁场将流入压缩成几何上薄的高度非轴对称的“磁扼吸积流”（MCAF），在该磁扼吸积流内，标准的线性磁旋转不稳定性被抑制。在大部分视界上的高磁化状态的条件是最佳的布兰德福德-Znajek机制，产生持久的相对论性喷流与$\gtrsim 100$ %效率为$|a/M|\gtrsim 0.9$。在压缩入流和膨胀喷流磁层之间形成了一个Rayleigh-Taylor和Kelvin-Helmholtz磁层不稳定界面，驱动了一种新的喷流-圆盘准周期振荡（JD-QPO）机制.对于具有相干质量因子$Q\gtrsim 10$的$a/M\sim 0.9$，…
2012-05-29 astro-ph.HE gr-qc
Scale-invariance of black hole accretion: modeling emission from a black hole X-ray binary with relativistic accretion flow simulations
我们模拟了极亚爱丁顿X射线双星A0620-00的非热发射光谱。据信，这种非热辐射是由辐射效率低的“静态”吸积到系统中存在的恒星质量的黑洞上产生的。我们后处理GRMHD模拟与多波长，全极化，相对论辐射转移计算预测宽带光谱和发射偏振水平的范围内的电子模型和吸积率。我们发现，一个模型与强耦合的电子和离子的吸积盘和吸积率只有$\dot{M}=3\times10^{-13} [M_\odot yr^{-1}]$是能够恢复所观察到的X射线光谱斜率，以及过量的线偏振在近红外/光学波段的源检测。我们的模型限制了一个假定的相对论性喷流在这个系统中产生的光谱特性。此外，我们表明，磁化风从我们的热吸积流带走一小部分的轨道角动量的二进制无法解释所观察到的快速轨道衰减的系统。类似于目前的GRMHD模拟经常被用来解释发射从亚爱丁顿supermassvie黑洞在Sgr A* 或M87，目前的模拟使我们能够测试是否某些方面的静态黑洞吸积尺度不变。
2019-11-25 astro-ph.HE
Liberation of specific angular momentum through radiation and scattering in relativistic black-hole accretion discs
解释宇宙中观测到的星系阵列的一个关键组成部分是活动星系核的反馈，每个星系核都由一个巨大的黑洞吸积盘提供动力。要使吸积发生，被吸积的物质必须损失角动量。电磁辐射必须在这方面提供一些喘息的机会，在本文中，单独使用广义相对论，薄盘制度下的贡献进行了量化。在这里，我计算极端的情况下，光子是完全负责在光盘中的能量去除，然后扩展和相关的标准相对论吸积盘概述的诺维科夫和索恩，其中包括内部角动量运输。如果圆盘受到辐射，并通过逆康普顿散射最大限度地释放角动量，那么光子的角动量去除的贡献可能大于1%，而如果圆盘本身的热辐射更强，则更有可能达到10^2史瓦西半径。在快速旋转的黑洞的视界附近，辐射/散射的影响更强，但最终，其他机制必须驱动吸积盘中的角动量释放/传输。
2015-07-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Radiatively driven relativistic jets with variable adiabatic index equation of state
本文研究了在Paczyroski-Wiita势近似下，非旋转黑洞周围受冲击吸积盘辐射驱动的相对论性流体喷流。次开普勒和开普勒吸积率控制激波的位置，因此，吸积盘周围的辐射场。我们用完全狭义相对论变换计算辐射矩。在特殊相对论变换之上，黑洞所吸收的一部分辐射的影响已经被近似。我们表明，辐射矩周围的超大质量黑洞是不同的恒星质量的黑洞相比。结果表明，随着质量吸积率、吸积盘的同步辐射和流成分中质子含量的减少，喷流的终端速度增加。为了获得射流的相对论终极速度，热驱动和辐射驱动都是重要的。我们表明，非常高的吸积率和对主导的流量，超大质量黑洞周围的射流是真正的超相对论，而恒星质量黑洞周围的射流，终端洛伦兹因子约$10$是可以实现的。
2015-08-07 astro-ph.HE
Relativistic Dissipative Magnetohydrodynamics for accretion disks
该研究利用矩方法从玻尔兹曼-弗拉索夫方程推导稀薄电子-离子气体的相对论磁流体动力学理论，得到包含横向等剪切应力分量的扩展框架，在线性区揭示其消防水带不稳定性及对吸积盘动力学的潜在影响。
2025-11-13 astro-ph.HE
Accretion into black holes with magnetic fields, and relativistic jets
本文讨论了黑洞周围吸积盘中大尺度磁场的形成问题，考虑了吸积盘的非均匀垂直结构。磁盘外层的高导电性防止了磁场的向外扩散。这意味着在靠近黑洞的吸积盘内部存在一个具有强磁场的静止状态，而在吸积盘表面径向速度为零。本文研究了平流吸积盘的结构，找到了在吸积盘中心形成光学薄区的条件，并考虑了磁扭振荡对喷流的准直问题。
2012-08-06 astro-ph.HE
Accretion of the relativistic Vlasov gas onto a Kerr black hole
本文研究了相对论性 Vlasov 气体在全空间分布下对 Kerr 黑洞的吸积，通过求解 $3+1$ 维 Liouville 方程证明了分布函数与共轭坐标无关，计算了相关物理量的单位吸积率，并发现吸积会减慢黑洞自旋且越靠近赤道减速越快。
2023-11-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Iron Line Tomography of General Relativistic Hydrodynamic Accretion around Kerr Black Holes
本文研究了强引力下X射线回波辐射黑洞吸积铁的相对论展宽谱的时间响应。本文从广义相对论流体力学的角度，数值计算了定常、轴对称克尔几何条件下吸积气体的物理条件。随着一个点状的X射线耀斑的发作，一个短的有限的持续时间就在吸积表面，气体被假定为电离，产生中性铁荧光线。利用完全相对论性的射线追踪方法，对\sw和Kerr黑洞周围不同的源组态，追踪了X射线照射引起的线光子响应随时间和能量的变化.我们的计算表明，吸积表面上的X射线回波清楚地印上了一个特征的时间变化的线光谱特征取决于这些参数。模拟线轮廓，旨在为未来的大收集面积的微热计任务，如{ \it雅典娜}/X-IFU的典型的射电安静的塞弗特星系，展示了国家的最先进的新观测可以区分不同的源参数，这样的X射线层析线混响。
2020-02-21 astro-ph.HE
ECHO-3DHPC: relativistic accretion disks onto black holes
目前最先进的吸积流到黑洞的模拟需要一个显着水平的数值复杂性，以允许在强引力的制度相对论磁化等离子体的三维建模。我们在这里提出了一个新版本的GRMHD代码\texttt{ECHO}的合作开发与马克斯普朗克计算和数据设施（MPCDF）和莱布尼茨Rechenzentrum（LRZ），它采用了混合多维MPI-OpenMP加上生产的MPI-HDF 5输出文件。该代码的高度并行化的一些基本性质的研究的厚吸积盘周围的黑洞，特别是激励的非轴对称模式中存在的流体动力学和磁流体动力学的不稳定性是至关重要的。
2018-10-08 astro-ph.HE
Estimation of mass outflow rates from viscous relativistic accretion discs around black holes
研究了非旋转黑洞周围的Schwarzschild度规流，得到了完全广义相对论下的自洽吸积-抛射解。我们涵盖了整个参数空间中的平流制度，以获得冲击，以及，无激波吸积解决方案。我们用冯-蔡佩尔曲面计算喷流流线，并将喷流运动方程投影到流线上，与吸积盘运动方程同时求解。我们发现，在广义相对论公式中不存在{for $α\gsim0.06$ }的定常激波，但如果考虑质量损失，定常激波会更小。结果表明，对于固定的外边界，激波随着粘性参数的增加而向视界移动。质量流出率随着激波向黑洞靠近而增加，但最终会减小，在激波{位置}的某个中间值处最大。喷流的终端速度随激波强度的增大而增大，从定量上讲，当激波强度为$\rsh < 20 \rg$时，喷流的终端速度为$v_{{\rm j}\infty} > 0.1$.在广义相对论范围内得到的流出速率的最大值小于质量吸积速率的$6\%$。
2016-05-03 astro-ph.HE
Launching and Quenching of Black Hole Relativistic Jets at Low Accretion Rate
相对论喷流是从黑洞（BH）X射线双星和活动星系核中发射的，当盘吸积率低于某个极限时（即，当吸积速率与Eddingtion吸积速率之比$\dot{m}$低于约0.01时），但当高于约0.01时淬灭。我们提出了一个新的范式来解释这种观察到的喷流和吸积盘之间的耦合，通过调查提取的旋转能量的BH时，它被包围在不同类型的吸积盘。在低吸积速率（例如，当$\dot{m}\lesssim0.1$）时，在事件视界附近的吸积是准球形的。吸积等离子体落在大范围纬度的事件视界上，打破了视界附近的无力近似。为了考虑等离子体惯性效应，我们考虑了磁流体动力学（MHD）提取旋转能量从BH的吸积MHD流体，所描述的MHD彭罗斯过程。研究发现，当吸积盘由外部的Shakura-Sunyaev盘（SSD）和内部的对流主导的吸积流组成时，吸积盘的能量提取起作用，从而产生相对论性喷流.当整个吸积盘类型转变为SSD时，由于等离子体带来的静止质量能量大于电磁从空穴中提取的能量，从而停止提取，因此喷流被淬灭。其他几个观察到的BH盘喷流耦合，如为什么无线电光度增加，增加X射线光度，直到无线电发射下降，也得到了解释。
2012-09-21 astro-ph.HE
Relativistic reflection X-ray spectra of accretion disks
本文计算了活动星系核（AGN）中吸积盘X射线谱的相对论反射分量。我们的计算表明，吸积流的运动以及中心黑洞的引力和旋转可以显著地改变光谱。光谱中的吸收边遭受严重的能量漂移和拖尾，并且失真的程度取决于系统参数，特别是吸积盘的内半径和盘的观察倾斜角。效果是显著的。来自内部吸积盘的荧光X射线发射线可以有力地诊断吸积黑洞事件视界附近的时空扭曲和动力学相对论效应。然而，在拟合X射线连续谱时，对反射分量的不适当处理可能会引起伪线状特征。这些特征模拟了真实的荧光发射线，并可能掩盖其相对论特征。为了从活动星系核X射线谱中提取黑洞参数，需要反射连续谱和发射谱线的完全相对论模型。
2009-03-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Shocks in the relativistic transonic accretion with low angular momentum
我们进行了1D/2D/3D相对论流体动力学模拟的吸积流与低角动量，填补了球对称的邦迪吸积和盘状吸积流之间的差距。考虑了下落物质的角动量方向分布不同，中心黑洞的自旋、物质的能量和角动量等关键参数取值不同的情况。在某些情况下，形成了冲击波阵面。我们确定的参数范围，形成后的冲击朝向或向外移动的中央黑洞或长期持续的振荡冲击观察。提取了引起质量吸积率耀斑的激波位置振荡频率。这些结果可以与中心黑洞的质量进行缩放，并且可以与选定的微类星体（如GRS 1915+105，XTE J1550-564或IGR J17091-3624）的准周期振荡进行比较，以及与弱活动星系中心的超大质量黑洞进行比较，如Sgr $A^{*}$。
2017-09-06 astro-ph.HE
Identification of QPO frequency of GRS 1915+105 as the relativistic dynamic frequency of a truncated accretion disk
我们分析了银河系微类星体系统GRS 1915+105的AstroSat观测，当该系统在3.4-5.4 Hz的频率范围内表现出C型准周期振荡（QPO）时。由LAXPC和SXT同步观测得到的宽谱（1-50 keV）可以很好地用相对论截断吸积盘以及热康普顿化和反射来描述。我们发现，而QPO频率依赖于内半径与一个大的散射，一个更紧密的相关性时，得到的内半径和吸积率的磁盘都考虑在内。事实上，频率的变化与几十年前相对论标准吸积盘理论对自旋参数约为0.9的黑洞所预测的动态频率（即声音穿越时间的倒数）一样。我们表明，这种识别已成为可能，由于同时宽带光谱覆盖的时间信息从AstroSat。
2020-01-21 astro-ph.HE
General Relativistic Magnetohydrodynamic Bondi--Hoyle Accretion
本文用相对论方法研究了运动Kerr黑洞轴对称磁流体力学Bondi-Hoyle吸积。采用高分辨率激波捕捉方法求解广义相对论磁流体力学方程组。在这种处理中，我们考虑理想的MHD极限。在这项研究中感兴趣的参数是绝热常数$Γ$，渐近声速$c_{s}^{\infty}$和等离子体β参数$β_{P}$。我们集中调查的参数制度，其中流动是超音速，或当$v_\infty \ge c_{s}^{\infty}$。在某些情况下，亚音速渐近流被认为是比较的目的。我们研究了总能量和动量的吸积率，以及流体动力学能量和动量的吸积率。在这项研究中提出的模型表现出的物质密度耗尽的黑洞，往往真空$(ρ_0=0)$在收敛测试的下游区域。这一特征是由于磁场的存在，更具体地说，磁压力，并没有看到在以前的纯流体动力学研究。
2010-11-15 astro-ph.HE
Radiative acceleration of relativistic jets from accretion discs around black holes
本文通过数值模拟研究黑洞吸积盘辐射对电子-质子及电子-正电子喷流的加速作用，发现正负电子对主导的喷流可被辐射驱动至超相对论速度，并探讨了辐射加速失效的极限条件。
2024-10-22 astro-ph.HE
Acceleration of Relativistic Electrons by MHD Turbulence: Implications for Non-thermal Emission from Black Hole Accretion Disks
我们使用分析估计和数值模拟的测试粒子与磁流体动力学（MHD）湍流相互作用，以表明亚音速MHD湍流产生有效的相对论粒子的二阶费米加速。这种加速不能用标准的准线性理论很好地描述，而是MHD湍流中波粒相互作用共振展宽的结果。我们提供的动量扩散系数，可用于天体物理和日光层的应用，并讨论我们的吸积流到黑洞的结果的影响。特别是，我们表明，在辐射效率低的吸积流的亚音速湍流粒子加速可以产生一个非热尾的电子分布函数，这可能是重要的建模和解释发射低光度系统，如Sgr A* 和M87。
2014-07-27 astro-ph.HE
Constraining the Accretion Flow in Sgr A* by General Relativistic Dynamical and Polarized Radiative Modeling
本文简要总结了从吸积流中模拟Sgr A* 偏振亚毫米光谱和拟合观测光谱的方法。动态流动模型是基于三维广义相对论磁流体动力学模拟。对偏振回旋同步辐射进行了完全自洽的辐射转移。我们编制了Sgr A* 的平均亚毫米光谱，并将其与平均模拟光谱拟合。在6 M处，我们估计了倾斜角θ =42- 75度，质量吸积率Mdot=（1.4-7.0）× 10^{-8}Msun/yr，电子温度Te=（3-4）× 10^{10}K的范围。我们讨论了动力学建模中的多个警告，这些警告必须得到解决才能取得进一步的进展。
2012-12-17 astro-ph.HE
HEROIC: 3D General Relativistic Radiative Postprocessor with Comptonization for Black Hole Accretion Discs
我们描述HEROIC，相对论辐射后处理器代码HERO在以前的文件中描述的升级版本，但现在包括康普顿化。HEROIC通过Kompaneets方程对康普顿化进行建模，在短特征辐射求解器中使用源函数的二次近似。它采用了一种简单的形式的加速lambda迭代处理高散射不透明度的区域。除了求解辐射场，HEROIC还通过应用辐射平衡条件求解气体温度。我们提出了HEROIC中Comptonization模块的基准测试和简单的1D和3D散射问题。我们还测试的能力的代码来处理各种相对论效应，使用模型大气和吸积流在黑洞时空。本文介绍了HEROIC在吸积盘广义相对论MHD模拟中的两个应用。一个应用是在黑洞周围的薄吸积盘上。我们发现，在光球层以下的气体在多维HEROIC解决方案是近等温的，很大的不同，从以前的解决方案的基础上的一维平面平行大气。第二个应用是几何厚辐射为主的吸积盘吸积在11倍的爱丁顿率。多维HEROIC解表明，对于在轴上向下看极漏斗的观测者，各向同性的等效光度可能超过爱丁顿极限的10倍，即使光谱看起来仍然是热的，没有相对论性光束的迹象。
2015-10-15 astro-ph.HE
Relativistic global solutions of neutrino-dominated accretion flows with magnetic coupling
被中微子吸积流包围的Kerr黑洞是伽马射线暴的中心引擎之一。吸积物质可能继承并重组来自致密天体合并或大质量双星的强磁场。快速旋转黑洞与吸积盘之间的磁耦合过程是将能量和角动量从黑洞传递到吸积盘的一种可能的磁结构。在本文中，我们调查的一维整体解的NDAF与MC（MCNDAF），考虑到广义相对论效应，详细的中微子物理，不同的MC几何形状，合理的核合成过程。六种情况下，不同的吸积率和幂律指数的磁场，并与无MC NDAF进行了比较。结果表明，MC过程对MCNDAF的结构、热性质和微观物理有显著的影响，使中微子及其湮灭的光度增加，导致核子径向分布发生变化，并使重核合成区的半径比NDAF中的重核合成区的半径更大.
2022-04-25 astro-ph.HE
A connection between accretion states and the formation of ultra-relativistic outflows in a neutron star X-ray binary
附近的吸积中子星双星Sco X-1是在高爱丁顿比下持续产生相对论性喷流的最接近的例子。先前的无线电研究已经揭示，伴随着温和的相对论性，无线电发射的喷出物，有时会有一个更快的能量转移从吸积流沿着喷流的区域。这种超相对论性流动的性质仍然不清楚，虽然有一些证据表明在其他可能包含中子星的系统中存在类似的现象，但从未在已证实的黑洞系统中观察到过。我们已经比较了这些以前的无线电观测与一个新的分析，同时X射线观测与RXTE任务。我们发现，超相对论流的喷射似乎与X射线功率谱中两种特定类型的准周期振荡的同时出现有关。相反，相对论性较弱的射电辐射流出可能与X射线功率谱中的平顶宽带噪声有关。这是第一次在这些神秘的看不见的流和它们发射的吸积流之间发现联系，尽管是暂时的。
2018-12-12 astro-ph.HE
Neutrino Spectra from Accretion Disks: Neutrino General Relativistic Effects and the Consequences for Nucleosynthesis
黑洞吸积盘被认为是一系列有趣的核合成的好候选者，包括r过程。黑洞的存在会影响中微子的流量，并影响由发射的中微子和从盘中喷出的热流出物质相互作用而产生的核合成。研究了广义相对论效应对黑洞吸积盘发射中微子的影响。我们目前的丰度通过考虑零测地线和能量转移两个不同的磁盘模型。我们发现中微子轨道的弯曲和能量的移动对核合成的结果都有重要的影响
2011-05-31 astro-ph.HE nucl-th
Spherical accretion: Bondi, Michel and rotating black holes
在这项工作中，我们重新审视稳态，球对称气体吸积问题从非相对论制度的超相对论。我们首先进行详细的比较Bondi和Michel模型之间，并显示如何在Michel解决方案的质量吸积率接近一个恒定的值作为流体温度的增加，而相应的Bondi值不断降低，这两个预测值之间的差异变得任意大在超相对论温度。此外，我们扩展的米歇尔解决方案的情况下，流体的状态方程对应于一个单原子，相对论气体。最后，利用广义相对论流体动力学模拟，研究了旋转黑洞上的球形吸积，探讨了黑洞自旋对质量吸积速率、流场形态和特征以及声速面的影响。随着气体温度的升高和绝热指数$γ$的变硬，黑洞自旋的影响变得更加显著。对于超相对论极限（$γ=4/3$）中的理想气体，我们发现与非旋转黑洞相比，最大旋转黑洞的质量吸积率降低了10%，而对于刚性流体（$γ=2$），这种降低高达50%。
2021-09-08 astro-ph.HE
